Estimulação Medular Transcutânea com Eletrodos Múltiplos em Ciclo Fechado com IA: Ajustes em Tempo Real para Melhoria da Recuperação Motora em Lesão Medular (AIM RECOVER) (AIM RECOVER)

A lesão da medula espinal (LME) é uma condição debilitante que afeta aproximadamente 20,6 milhões de indivíduos em todo o mundo, com uma incidência anual de 0,9 milhões. Em Singapura, a prevalência da LME aumentou de 5 a 6 por 100.000 em 1990 para 13 a 15 por 100.000 em 2019. A LME resulta frequentemente em deficiências neurológicas profundas e de longo prazo, particularmente na função motora, levando a limitações significativas nas atividades da vida diária (AVD) e na deambulação. Os custos associados ao tratamento agudo, reabilitação e cuidados de longo prazo da LME são substanciais. Embora as estratégias de reabilitação convencionais permaneçam essenciais, a sua eficácia na recuperação da função motora perdida é limitada, deixando muitos indivíduos com incapacidade permanente.

A estimulação da medula espinal (EME) surgiu como uma técnica promissora de neuromodulação para melhorar a recuperação neurológica após a LME. A EME fornece impulsos elétricos para ativar fibras aferentes, melhorando as conexões interneuroniais, a excitabilidade dos neurónios motores e a comunicação entre as redes espinais. A EME pode ser amplamente classificada em EME epidural (EMEe) e EME transcutânea (EMEt). Devido à sua natureza não invasiva e potencial terapêutico, a EMEt tem ganhado atenção significativa, com numerosos estudos a demonstrar a sua eficácia na melhoria da função motora após a LME. A maioria dos protocolos atuais de EMEt para o controlo motor dos membros inferiores envolve a colocação de um ou dois elétrodos ativos sobre a coluna toracolombar (T10 - L2), com locais e parâmetros de estimulação fixos durante cada sessão. Esta abordagem baseia-se na hipótese de que a EMEt aumenta a excitabilidade geral da rede neural ao aumentar o input sensorial. No entanto, a falta de estimulação específica do músculo pode levar à co-contração indesejada de músculos antagonistas, dificultando o movimento funcional e reduzindo a eficiência geral da marcha.

Evidências emergentes indicam que a excitabilidade da medula espinal responde dinamicamente a variações nos locais e parâmetros de estimulação. A EMEe espacialmente seletiva com processamento em tempo real demonstrou restaurar rapidamente o controlo motor voluntário, mesmo em indivíduos com LME crónica e motora completa. Em estudos com animais, abordagens integradas que combinam estimulação epidural da medula espinal com estimulação muscular periférica, projetadas para imitar o feedback sensorial e os ciclos de contração muscular de antecipação, demonstraram efeitos sinérgicos, fornecendo uma estrutura para o desenvolvimento de sistemas de neuromodulação para melhorar a recuperação motora após a LME. Em estudos com humanos, outra equipa de investigação relatou que a EMEt multieletrodo com estimulação contínua para ativar as redes do gerador central de padrões (GCP) em combinação com estimulação alternada espaço-temporal direcionada às raízes dorsais que projetam para os grupos motores flexores e extensores da perna, pode induzir atividade locomotora alternada. Notavelmente, esta abordagem permitiu a recuperação imediata da função locomotora em indivíduos com défices motores graves dos membros inferiores, mesmo em LME clinicamente completa.

Até à data, a eficácia relativa da combinação de estimulação contínua com modulação espaço-temporal, em comparação com a estimulação contínua isolada, ainda não foi sistematicamente avaliada em humanos. Este estudo visa colmatar estas lacunas desenvolvendo e avaliando um sistema de EMEt multieletrodo em circuito fechado, alimentado por IA, que integra estimulação contínua na linha média com modulação espaço-temporal em tempo real e orientada por feedback. O sistema aproveita sensores cinemáticos vestíveis e eletromiografia de superfície (EMG) para ajustar dinamicamente o momento e a intensidade da estimulação com base nos padrões de marcha e ativação muscular em curso. Ao alinhar a administração da estimulação com as necessidades motoras fisiológicas, a abordagem proposta procura melhorar a seletividade muscular, otimizar o recrutamento motor dos membros inferiores e melhorar o desempenho da marcha em indivíduos com LME incompleta.

Se for bem-sucedido, este estudo fornecerá evidências críticas que apoiam estratégias de neuromodulação adaptativas e orientadas por IA, e estabelecerá uma base para sistemas de EMEt de próxima geração que envolvam mais efetivamente os circuitos sensoriomotores espinais para promover a recuperação funcional após a LME.